專利名稱：一種用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及跨存儲(chǔ)器及運(yùn)行環(huán)境的文件系統(tǒng)管理。
背景技術(shù)：
很多小型智能設(shè)備具備一些小容量存儲(chǔ)部件，可以用來存儲(chǔ)少量信息，例如儲(chǔ)存卡、U盤、移動(dòng)硬盤等。 這些存儲(chǔ)部件的信息一般需要組織成文件系統(tǒng)，但由于文件系統(tǒng)本身的復(fù)雜性和存儲(chǔ)技術(shù)的差異，實(shí)現(xiàn)一個(gè)文件系統(tǒng)的代價(jià)相對(duì)較高。另外如果文件系統(tǒng)需要遷移到其他的系統(tǒng)上運(yùn)行，則通常需要具備與文件系統(tǒng)向同樣或兼容的運(yùn)行環(huán)境，遷移成本也很高昂。為解決復(fù)雜文件系統(tǒng)在不同運(yùn)行環(huán)境不同存儲(chǔ)技術(shù)之間的遷移和移植問題，需要一種合理將各種差異隔離的設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，該方法提供抽象邏輯存儲(chǔ)器能夠?qū)⑽募到y(tǒng)的各種差異隔離，便于文件系統(tǒng)的遷移和移植。
因此，本發(fā)明針對(duì)所要解決的技術(shù)問題通過一個(gè)抽象層將存儲(chǔ)器的差異隔離，在此抽象層上實(shí)現(xiàn)一個(gè)小型文件系統(tǒng)，保持較好的可移植性，同時(shí)滿足在不同運(yùn)行環(huán)境上遷移的需要。 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，該方法具有較高的存儲(chǔ)效率，能夠降低文件遷移和移植成本。
基于此，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的 —種用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，該方法將邏輯存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)為3層結(jié)構(gòu)，底層為物理存儲(chǔ)器訪問層，該層提供到物理存儲(chǔ)器的訪問方法；中間層為抽象邏輯存儲(chǔ)器層，該層向上層提供一個(gè)線性的邏輯存儲(chǔ)塊列表，并提供讀寫操作；上層是文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)層，包括磁盤、分區(qū)、目錄、文件形成的樹形結(jié)構(gòu)。 該物理存儲(chǔ)器訪問層向上層提供一個(gè)統(tǒng)一的抽象為塊設(shè)備接口，包含查詢物理存儲(chǔ)信息，讀取/寫入一個(gè)物理塊等操作。 不同的物理存儲(chǔ)系統(tǒng)可采用不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)此接口，例如flash存儲(chǔ)器使用
Flash控制器的命令來實(shí)現(xiàn)，而磁盤存儲(chǔ)器則可使用BIOS中的IO操作來實(shí)現(xiàn)。 在具體應(yīng)用中，并不要求三層都同時(shí)運(yùn)行在同一環(huán)境中，完全可以根據(jù)實(shí)際需要
通過代理的方式將具體層次分布到不同的運(yùn)行環(huán)境。 抽象邏輯存儲(chǔ)器使用物理存儲(chǔ)器訪問層提供的抽象塊設(shè)備接口，向上層提供一個(gè)邏輯上線性連續(xù)的、固定塊大小的、可隨機(jī)訪問的虛擬存儲(chǔ)器。塊的大小可以自由定義，和物理塊大小無關(guān)，從而可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境調(diào)整以達(dá)到較高的存儲(chǔ)效率；并定義邏輯塊和物理塊之間的映射關(guān)系，以及緩沖策略。 本發(fā)明采用抽象層將存儲(chǔ)器的差異隔離，在此抽象層上實(shí)現(xiàn)一個(gè)小型文件系統(tǒng)，
3保持較好的可移植性，同時(shí)滿足在不同運(yùn)行環(huán)境上遷移的需要，解決了復(fù)雜文件系統(tǒng)在不 同運(yùn)行環(huán)境不同存儲(chǔ)技術(shù)之間的遷移和移植問題。


圖1為本發(fā)明構(gòu)成邏輯存儲(chǔ)器的框圖，
圖2為本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的文件系統(tǒng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作詳細(xì)說明。 圖1所示，本發(fā)明首先設(shè)計(jì)3層的邏輯存儲(chǔ)器，其中底層是物理存儲(chǔ)器訪問層，該 物理存儲(chǔ)器訪問層向上層提供一個(gè)統(tǒng)一的抽象為塊設(shè)備接口 ，包含查詢物理存儲(chǔ)信息，讀 取/寫入一個(gè)物理塊等操作。 作為一種最簡單的實(shí)現(xiàn)示例，我們可定義上述塊設(shè)備的接口操作如下
A、初始化設(shè)備此操作完成設(shè)備的初始化或重置； B、獲取塊設(shè)備信息包括設(shè)備含多少塊、每塊多少字節(jié)、第一個(gè)可用塊的索引(可
以只使用實(shí)際存儲(chǔ)器的部分來做文件系統(tǒng))；
C、讀取一個(gè)塊中的數(shù)據(jù)；
D、寫入數(shù)據(jù)到一個(gè)塊中。 不同的物理存儲(chǔ)系統(tǒng)可采用不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)此接口，例如flash存儲(chǔ)器使用 Flash控制器的命令來實(shí)現(xiàn)，而磁盤存儲(chǔ)器則可使用BIOS中的10操作來實(shí)現(xiàn)。
重新實(shí)現(xiàn)該接口可達(dá)到在不同的物理存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)技術(shù)之間移植本系統(tǒng)的目 的。由于采用抽象接口，實(shí)際的存儲(chǔ)器不必是真正的塊設(shè)備。通過通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)的該層可 以完成跨設(shè)備、跨系統(tǒng)的文件存儲(chǔ)，例如將文件系統(tǒng)運(yùn)行在PC上而物理存儲(chǔ)建立在手持 設(shè)備中。例如在我們現(xiàn)有的一個(gè)應(yīng)用中，文件系統(tǒng)和抽象邏輯存儲(chǔ)器層都運(yùn)行于PC上的 Windows操作系統(tǒng)中，而物理訪問層則是運(yùn)行于基于ARM的嵌入式系統(tǒng)，兩者之間通過USB 接口通信，PC側(cè)不需要了解嵌入式系統(tǒng)具體的存儲(chǔ)器件(目前使用的是Nand Flash)類型 和操作方式，只需要按協(xié)議將塊設(shè)備接口操作命令通過USB通道封包傳送即可。同樣的方 式也可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。 中間層是抽象邏輯存儲(chǔ)器，抽象邏輯存儲(chǔ)器使用物理存儲(chǔ)器訪問層提供的抽象塊 設(shè)備接口，向上層提供一個(gè)邏輯上線性連續(xù)的、固定塊大小的、可隨機(jī)訪問的虛擬存儲(chǔ)器。
塊的大小可以在此層自由定義，和物理塊大小無關(guān)，從而可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境調(diào)整以達(dá) 到較高的存儲(chǔ)效率。 該中間層內(nèi)部定義邏輯塊和物理塊之間的映射關(guān)系，此映射關(guān)系的不同實(shí)現(xiàn)策略 可用來完成諸如寫均衡等物理存儲(chǔ)器保護(hù)技術(shù)以及其他特別的機(jī)制。 另外此層還定義了緩沖策略，可實(shí)現(xiàn)按需加載物理數(shù)據(jù)，同時(shí)可靈活定義緩沖提 交到物理存儲(chǔ)器的策略，達(dá)到對(duì)物理存儲(chǔ)器的最小訪問，提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。對(duì)于安全性 較高的系統(tǒng)，此層可實(shí)現(xiàn)加密存儲(chǔ)。 上層是文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)層，包括磁盤、分區(qū)、目錄、文件形成的樹形結(jié)構(gòu)；抽象邏輯 存儲(chǔ)器向上層提供一個(gè)線性的邏輯存儲(chǔ)塊列表，并提供讀寫操作。
具體的文件系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示，文件系統(tǒng)基于邏輯存儲(chǔ)器的線性塊設(shè)備存儲(chǔ)模 型建立自己的文件管理系統(tǒng)。 首先，文件系統(tǒng)按照磁盤一分區(qū)一目錄一文件的層次組成邏輯樹狀結(jié)構(gòu)。 一個(gè)邏 輯存儲(chǔ)器被當(dāng)作一個(gè)磁盤，文件系統(tǒng)在該磁盤上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下在邏輯存儲(chǔ)器的第一個(gè) 塊頭部存放文件系統(tǒng)頭，緊跟著若干個(gè)分區(qū)索引頭； 邏輯存儲(chǔ)器被定義為若干分區(qū)，分區(qū)被定義成若干各連續(xù)的塊，分區(qū)索引頭中包 含該分區(qū)的起始和終止塊編號(hào)；在分區(qū)起始?jí)K中包含分區(qū)信息； 分區(qū)信息包含分區(qū)頭、根目錄及空閑塊信息；如果格式化，空閑塊在格式化時(shí)被組 織成單向鏈表結(jié)構(gòu)，可快速分配和釋放； 根目錄有包括有目錄頭及若干登記表項(xiàng)，目錄頭包含目錄的首個(gè)存儲(chǔ)塊編號(hào)及名 稱時(shí)間戳等信息，后面跟隨一個(gè)子目錄或文件的登記表項(xiàng)，每個(gè)登記表項(xiàng)中都包含指向一 個(gè)子目錄或文件的第一個(gè)存儲(chǔ)塊編號(hào)，如果子目錄或文件過多，無法在一個(gè)塊內(nèi)存儲(chǔ)所有 的登記表項(xiàng)，則將該塊中存儲(chǔ)的最后一個(gè)登記表項(xiàng)標(biāo)記為一個(gè)鏈接，其中塊編號(hào)表示存儲(chǔ) 文件登記表的下一個(gè)塊；文件存儲(chǔ)采用和目錄類似的結(jié)構(gòu)，只是其中的登記表項(xiàng)每一項(xiàng)都 表示一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊編號(hào)。 該實(shí)施方式，設(shè)立了抽象邏輯存儲(chǔ)器和抽象接口 ，將存儲(chǔ)器的差異隔離，通過通信 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的該層可以完成跨設(shè)備、跨系統(tǒng)的文件存儲(chǔ)，使復(fù)雜文件系統(tǒng)在不同運(yùn)行環(huán)境不 同存儲(chǔ)技術(shù)之間都具有良好的遷移性和移植性。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于該方法將邏輯存儲(chǔ)器設(shè)置為三層，底層為物理訪問層，對(duì)上層提供一個(gè)統(tǒng)一的塊設(shè)備接口；中間層為邏輯線性塊設(shè)備抽象層，向上層提供隨機(jī)訪問存儲(chǔ)能力，并定義各種映射/緩沖策略；上層為文件系統(tǒng)，采用樹狀存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)管理磁盤、分區(qū)、目錄及文件。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于物理存儲(chǔ)器訪問層向上層提供一個(gè)統(tǒng)一的抽象為塊設(shè)備接口 ，包含查詢物理存儲(chǔ)信息，讀取/寫入一個(gè)物理塊等操作。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于抽象邏輯存儲(chǔ)器使用物理存儲(chǔ)器訪問層提供的抽象塊設(shè)備接口，向上層提供一個(gè)邏輯上線性連續(xù)的、固定塊大小的、可隨機(jī)訪問的虛擬存儲(chǔ)器。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于塊的大小可以自由定義，并定義邏輯塊和物理塊之間的映射關(guān)系，以及緩沖策略。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于邏輯存儲(chǔ)器被定義為若干分區(qū)，分區(qū)被定義成若干各連續(xù)的塊，分區(qū)索引頭中包含該分區(qū)的起始和終止塊編號(hào)；在分區(qū)起始?jí)K中包含分區(qū)信息；分區(qū)信息包含分區(qū)頭、根目錄及空閑塊信息；如果格式化，空閑塊在格式化時(shí)被組織成單向鏈表結(jié)構(gòu)。
6. 如權(quán)利要求5所述的用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于根目錄有包括有目錄頭及若干登記表項(xiàng)，目錄頭包含目錄的首個(gè)存儲(chǔ)塊編號(hào)及名稱時(shí)間戳信息，后面跟隨一個(gè)子目錄或文件的登記表項(xiàng)，每個(gè)登記表項(xiàng)中都包含指向一個(gè)子目錄或文件的第一個(gè)存儲(chǔ)塊編號(hào)，如果子目錄或文件過多，無法在一個(gè)塊內(nèi)存儲(chǔ)所有的登記表項(xiàng)，則將該塊中存儲(chǔ)的最后一個(gè)登記表項(xiàng)標(biāo)記為一個(gè)鏈接，其中塊編號(hào)表示存儲(chǔ)文件登記表的下一個(gè)塊；文件存儲(chǔ)采用和目錄類似的結(jié)構(gòu)，只是其中的登記表項(xiàng)每一項(xiàng)都表示一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊編號(hào)。
7. 如權(quán)利要求1所述的用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于上層是文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)層，包括磁盤、分區(qū)、目錄、文件形成的樹形結(jié)構(gòu)；抽象邏輯存儲(chǔ)器向上層提供一個(gè)線性的邏輯存儲(chǔ)塊列表，并提供讀寫操作。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于邏輯存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)管理方法，該方法將邏輯存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)為三層結(jié)構(gòu)，底層為物理存儲(chǔ)器訪問層，該層提供到物理存儲(chǔ)器的訪問方法；中間層為抽象邏輯存儲(chǔ)器層，該層向上層提供一個(gè)線性的邏輯存儲(chǔ)塊列表，并提供讀寫操作；上層是文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)層，包括磁盤、分區(qū)、目錄、文件形成的樹形結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G06F17/30GK101706787SQ20091010979
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者管小鵬 申請(qǐng)人:深圳市中興移動(dòng)通信有限公司